張重繼　劉繼廣

【摘 要】粉筆和黑板是傳統(tǒng)和原始的主要教學(xué)用具，由粉筆粉塵引起的危害早已備受關(guān)注。本文設(shè)計(jì)了一種具有擦字、清灰、集灰、防止擦黑板時(shí)粉塵飛揚(yáng)功能的帶式黑板擦。其組成原理是運(yùn)用浮動(dòng)彈簧推動(dòng)浮動(dòng)壓板，支撐擦帶，利用擦黑板時(shí)所施加正壓力的大小控制擦帶的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)擦字和倒帶、清灰并配以集灰裝置實(shí)現(xiàn)集灰構(gòu)成的。它具有一種結(jié)構(gòu)小巧，成本低廉，實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。其有效解決了傳統(tǒng)黑板檫使用時(shí)粉塵在空中飛揚(yáng)及粉筆灰難以收集的問題，是一款真正意義的環(huán)保黑板擦，給教師創(chuàng)造一個(gè)舒適健康的教學(xué)環(huán)境。

【關(guān)鍵詞】黑板擦；帶式；除塵；浮動(dòng)壓板

0 引言

傳統(tǒng)黑板擦主要弊端有無法控制粉筆灰的污染；無法有效清除黑板擦毛層上的粉筆灰，當(dāng)人體長(zhǎng)期吸入粉筆灰，可刺激上呼吸道粘膜，引起鼻炎、咽喉炎、支氣管炎、哮喘、塵肺、慢性肺心病等疾病，危害人們健康。解決粉筆灰的方法有使用無塵粉筆；采用多媒體教學(xué)；采用交互式電子白板等，但效果不佳。教室粉筆灰塵一直都在困擾著我們，為減少粉筆灰塵的污染，研制一款帶式黑板擦，提高除塵效率，有效解決粉筆灰塵的污染，具有重要意義。

1 帶式黑板擦總體方案設(shè)計(jì)

1.1 帶式黑板擦設(shè)計(jì)的性能要求

要求該帶式黑板擦不同于傳統(tǒng)的清灰方式，利用板擦運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)集灰和除塵，避免二次污染，且要結(jié)構(gòu)緊湊、性能優(yōu)良、使用方便，經(jīng)濟(jì)性好，讓老師上課更舒適。

1.2 帶式黑板擦的除塵原理及總體結(jié)構(gòu)

本設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)分為三個(gè)主要部分，外殼、擦灰機(jī)構(gòu)和集灰裝置。

外殼是用塑膠板做成與傳統(tǒng)黑板擦大小相當(dāng)?shù)暮凶?，外殼兼做黑板擦的骨架，并將其他組成部分裝入其中。

擦灰機(jī)構(gòu)是黑板擦最核心的部分，它由兩個(gè)部分組成，中間部分是浮動(dòng)板，浮動(dòng)板的兩側(cè)各有一個(gè)滾筒，滾筒的兩軸端固定在外殼上，滾筒與浮板長(zhǎng)短相同，擦布帶將滾筒和浮板包在中間，寬度比滾筒與浮板稍短，浮板通過一組彈簧將浮板撐起，使其工作面壓向擦布帶將擦布帶繃緊并向外殼外伸出，，這時(shí)浮板比兩側(cè)的滾筒稍突起一定的尺寸，保證擦黑板時(shí)使擦布帶與黑板首先充分接觸。擦黑板時(shí)，由于彈簧的彈性作用使擦布不滾動(dòng)，即與浮動(dòng)版保持相對(duì)靜止，擦布帶和黑板是相對(duì)滑動(dòng)的。此時(shí)粉筆灰粘附在擦布上，此狀態(tài)是板擦的主要擦字狀態(tài)。當(dāng)稍用力按住黑板擦移動(dòng)時(shí)，浮動(dòng)板壓縮彈簧，使其與滾筒平齊，擦布在滾筒和黑板的夾持下，可以隨滾筒做圓周轉(zhuǎn)動(dòng)（即倒帶），此狀態(tài)即是倒帶清灰狀態(tài)并兼有一定的擦字能力。

集灰裝置包括除灰刷、集灰盒和罩灰舌板。在刷灰?guī)У谋趁?，即盒子的背面一?cè)裝有刷子，刷毛壓向刷帶。擦黑板時(shí)當(dāng)按壓黑板擦力量稍大，即倒帶時(shí)刷子和布帶為相對(duì)滑動(dòng)，刷毛即可將粘在擦布帶上的粉灰刷掉，實(shí)現(xiàn)清理粉筆灰。清下的粉灰在重力的作用下，下落于設(shè)在外殼下部的集灰盒中。在集灰盒粉灰入口處設(shè)有迷宮式阻止粉塵反流裝置。集灰盒可以收集至少一天擦黑板產(chǎn)生的粉筆灰，只要打掃衛(wèi)生的同學(xué)將集灰盒蓋打開即可清理粉筆灰。這樣就可以實(shí)現(xiàn)擦字、除塵和收集粉筆灰的功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便好用。

2 帶式黑板擦裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

帶式黑板擦在設(shè)計(jì)過程中充分考慮粉筆灰的特性，對(duì)樣機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)及分析，應(yīng)滿足以下的要求：

（1）對(duì)不同材質(zhì)的黑板都具有良好的除塵效果；

（2）對(duì)擦布上的粉塵有很好的收集效果，防止二次污染；

（3）保證除塵效果的同時(shí)盡量降低能耗（省力）；

（4）能使用模塊化設(shè)計(jì)；

（5）使用材料廉價(jià)、制造工藝簡(jiǎn)單，以降低成本；

為了實(shí)現(xiàn)上述要求，黑板擦的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：擦字裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、集灰裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、外殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。

擦字、倒帶、刷灰組件的設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)采用擦字、倒帶、刷灰一體化模塊式設(shè)計(jì)。擦黑板時(shí)壓力小時(shí)帶式布刷的正面擦字；壓力大時(shí)背面除灰。擦帶套裝在兩個(gè)帶滾和中間的浮動(dòng)板上，浮動(dòng)板是利用浮動(dòng)彈簧使其突出壓緊刷帶，彈簧力的大小與正常擦黑板時(shí)所用的壓力相當(dāng)。當(dāng)壓力小于彈簧力時(shí)，浮動(dòng)板正面高于帶滾工作母線，此時(shí)帶滾與黑板間具有間隙，擦帶與浮動(dòng)板之間的摩擦力大于擦帶與黑板的摩擦力，擦帶相對(duì)于浮動(dòng)板靜止，實(shí)現(xiàn)擦字；當(dāng)壓力大于彈簧力時(shí)，浮動(dòng)板正面與帶滾工作母線在一個(gè)平面內(nèi)，此時(shí)帶滾與黑板間的壓力變大，便可夾持擦帶運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)倒帶，倒帶時(shí)利用設(shè)置在浮動(dòng)板背面的清灰刷除去粘附在擦帶上的粉筆灰。

外殼及集灰盒組件的設(shè)計(jì)：采用整體式結(jié)構(gòu)，即集灰盒與外殼為一體的結(jié)構(gòu)。集灰盒位置設(shè)在外殼的下部（擦黑板時(shí)的），集灰盒上部沿外殼內(nèi)邊緣開設(shè)—進(jìn)灰口，進(jìn)灰口處設(shè)置迷宮式灰塵止逆裝置，防止板擦倒置時(shí)集灰盒內(nèi)粉灰溢出。在外殼的下部—集灰盒處設(shè)有清倒灰口。

3 材料選擇

擦布應(yīng)具有擦字效果好、具有一定厚度、具一定抗帶寬方向褶皺能力。本設(shè)計(jì)采用的是絨布，效果好，價(jià)格低廉。

帶滾、浮動(dòng)板使用普通塑料、木材均可，本設(shè)計(jì)使用的是塑料和木材制成。

除塵刷：和浮動(dòng)板尺寸相當(dāng)，刷毛應(yīng)具有一定彈性、長(zhǎng)度。刷毛密度應(yīng)稀疏（較普通毛刷），以保證落灰效果。本設(shè)計(jì)采用毛刷改制而成。

外殼采用4mm厚的塑料板，迷宮式反溢舌板采用2mm塑料板，清灰口采用滑蓋式圓口結(jié)構(gòu)，滑蓋采用2mm塑料板，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)性好。

浮動(dòng)彈簧：采用普通（較軟）壓簧，數(shù)量按實(shí)際需要設(shè)定，一般為2-6個(gè)。

4 研制結(jié)論

帶式黑板擦經(jīng)測(cè)試使用效果較好，總體性能指標(biāo)都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

帶式黑板擦主要技術(shù)指標(biāo)：

（1）主體質(zhì)量：300g

（2）主體外形：（長(zhǎng)×寬×厚）151×109×58mm

（3）擦字效果：與傳統(tǒng)板擦相同。

（4）擦字效率：與傳統(tǒng)板擦相同。

（5）粉塵收集效果：粉塵收集比例。>90%

經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：生產(chǎn)成本約每只6-8元。

5 結(jié)語

帶式黑板擦擦字、防塵、集灰效果好，加工制作簡(jiǎn)單，成本低廉，在對(duì)環(huán)境污染要求越來越嚴(yán)格的今天，帶式黑板擦在使用中具有顯著地環(huán)保效果，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

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